بخشی از مقاله
1 مقدمه
دال های تخت بتن آرمه نوعی از سیستم های سقفی هستند که دارای کاربرد زیادی می باشند. تکیه گاه این دال ها ستون های اطراف آن ها می باشد. از آنجا که در این دال ها از تیر بتنی استفاده نمی شود، لذا فضای بیشتری را برای هر طبقه ایجاد می کند. این دال ها علاوه بر فوایدی که دارند دارای نقاط ضعفی نیز می باشند، که یکی از ضعف های مهم این دال ها شکست برش پانچ می باشد. این برش در محل اتصال ستون به دال تخت روی می دهد، که شکست تردی با تغییر شکل کم اتفاق می افتد. یکی از نشانه های شکست پانچ به وجود آمدن ترک هایی در اطراف ستون به صورت شعاعی می باشد. روش های مختلفی برای افزایش ظرفیت برش پانچ وجود دارد مانند: استفاده از آرماتور های برشی، کتیبه و سرستون و ... می باشد.
تعدادی اتصال دال به ستون در دال های تخت که در سال های 1970 تا 1990 ساخته شده بودند که نمی شد در آن ها آرماتور برشی به کار برد. از طرفی افزایش بار ثقلی در مقایسه با بار طراحی لازم می ساخت که
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393 ، جهاد دانشگاهی استان کرمان
اتصال دال به ستون برای برش پانچ تقویت گردد. Ebed and Marzouk از بولت به همراه صفحات فولادی در سطوح بالا و پایین دال استفاده کردند .[1,2]
استفاده از مصالح پلیمری برای تقویت سازه ها در طی دو دهه اخیر بسیار رایج شده است، مانند تقویت تیرها و دال ها ... . مطالعات انجام شده بیشتر برای تقویت خمشی دال ها می باشد. از خصوصیات مصالح پلیمری می توان به مقاومت کششی بالا، وزن کم، مدول الاستیسیته بالا و سهولت اجرا می باشد..[3]
استفاده از مواد مرکب برای تقویت برش پانچ در دال های تخت بتن آرمه به کوشش Harajli و Soudki انجام شده است. آن ها نوارهای CFRP در وجه کششی نمونه ها متصل کردند. ملاحظه شد که سختی خمشی به طور قابل توجهی افزایش یافته ولی مقاومت برش پانچ به مقدار کمی افزایش یافته است.[4]
اخیرا Binici and Bayrak آزمایشی را انجام دادند که در آن مصالح پلیمری به صورت رکابی و خاموت در داخل ضخامت دال در اطراف ستون به منظور تقویت برشی به کار برده شده بودند. آن ها یک دال تخت را مورد آزمایش قرار دادند که تحت بار متمرکز قرار داشت و با پارامتر های مختلفی از قبیل: شکل و مقادیر مختلف CFRPs مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش حاکی از آن بود که استفاده از نوارهای CFRP به صورت رکابی و خاموت برای تقویت برشی به صورت خارجی می تواند ظرفیت برش پانچ و تغییر شکل محل اتصال را افزایش داده ولی افزایش در سختی به مقدار کمی بوده است.[5]
در این تحقیق به بررسی اتصال دال تخت به ستون بتن آرمه پرداخته و با استفاده از نوارهای CFRP به صورت رکابی و خاموت اتصالات را تقویت کرده و به بررسی پارامتر های مختلف می پردازیم .
.2 انتخاب نمونه آزمایشگاهی
برای صحت سنجی نرم افزار از مدل آزمایشگاهی Khaled Soudki et al. استفاده شده است.[6] این نمونه که در شکل (1) مشاهده می شود بر روی تکیه گاه ساده قرار دارد. مشخصات مربوط به آرماتور ها در روی شکل نشان داده شده است. یک جک هیدرولیکی که به ستون وارد می شود باعث به وجود آمدن برش پانچ در محل اتصال می شود.بار به صورت یکسویه افزایش پیدا کرده تا اینکه در محل اتصال شکست پانچ رخ دهد. همچنین نمونه مورد نظر توسط نوارهایی که در شکل مشاهده می شود، در قسمت کششی این نوارها متصل شده و باعث تقویت اتصال مورد نظر به روشی دیگر شده است. این نمونه صرفا برای صحت سنجی نرم افزار و مدال سازی است.
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393 ، جهاد دانشگاهی استان کرمان
شکل : (1) نمونه آزمایشگاهی
.1.2 مدل سازی نرم افزاری
استفاده از نرم افزارهایی که روش های اجزا محدود استفاده می کنند کاربرد وسیعی پیدا کرده است. یکی از این نرم افزارهای قدرتمند برنامه Abaqus می باشد. این نرم افزار قابلیت مدل سازی بتن و ترک های آن را دارا می باشد. در ادامه به تعریف المان مختلف نمونه در نرم افزار مربوطه می پردازیم.
.1.1.2 آرماتور های فولادی
رفتاری که برای آرماتور های فولادی در نظر گرفته شده است به صورت الاستوپلاستیک کامل فرض شده است. و از المان های خرپایی استفاده شده است. Fy=400MPa و E=200GPa,و دارای ضریب پواسون 0.3
.2.1.2 بتن
از مدل آسیب دیدگی بتن برای معرفی بتن استفاده سده است. المان های مربوط به بتن المان آجری هشت گره ای می باشد. و دارای Fc=30 MPa و ضریب پواسون 0.2 می باشد.
.3.1.2 مصالح پلیمری کربن دار و چسب
از المان پوسته برای نوار های مواد مرکب استفاده شده است و مشخصات مربوطه در جدول((1 آمده است.
از المان آجری هشت گره ای برای مدل سازی چسب استفاده شده است .
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393 ، جهاد دانشگاهی استان کرمان
جدول : (1) مشخصات مصالح پلیمری کربن دار
مقاومت برشی مقاومت فشاری عرضی مقاومت کششی عرضی مقاومت فشاری طولی ×مقاومت کششی طولی
70(MPa) 250(MPa) 50(MPa) 1200(MPa) 1500(MPa)
G23 G13 G12 Nu23 Nu13 Nu12 E3 E2 E1
(GPa) (GPa) (GPa) (GPa) (GPa) (GPa)
3.4 5.2 5.2 0.45 0.3 0.3 9.65 9.65 144.7
بعد از مدل سازی نمونه آزمایشگاهی در نرم افزار شکل (2) و رسم نمودار بار تغییر مکان با نمودار مربوط ×به نمونه آزماشگاهی مقایسه شده است شکل(.(3
×
شکل : (2) مش بندی نمونه آزمایشگاهی
200
150
NUM 100
EXP 50
0
15 10 5 0
(mm)
شکل : (3) مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی
(KN)
همانطور که ملاحظه می شود نتایج به یکدیگر نزدیک هستند.
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393 ، جهاد دانشگاهی استان کرمان
.3 مطالعات عددی
دال های مورد مطالعه دارای ابعاد 4000*4000 میلیمتر می باشند. بار به صورت گسترده به ستون وسط دال که دارای ا بعاد 400*400 میلیمتر می باشد، وارد می شود. تکیه گاه چهارلبه آن به صورت ساده می باشد شکل(. (4
